В научных исследованиях, в технике и в промышленных процессах используют разнообразные дисперсные системы. К таким системам относятся высокодисперсные углеродные материалы (активированные угли (АУ), аэрогели, графены, углеродные нанотрубки и др.), ионообменные смолы, различные композиты. Дисперсные системы составляют основу электродов химических источников тока, ионообменных мембран, активных слоев топливных элементов. Поверхностные группы (ПГ), присутствующие во многих дисперсных системах существенно влияют на их функциональные свойства. Наличие ПГ придает ряд новых свойств соответствующим дисперсным материалам. Например, электроды на основе АУ проявляют достаточную электропроводность даже в чистой воде. В обзоре «Влияние поверхностных групп на свойства дисперсных систем» проф. ИФХЭ РАН Ю.М.Вольфкович обсуждает множественные аспекты данной области, анализируя как фундаментальные работы, так и последние публикации.

Мембранное газоразделение с использованием полимерных мембран является одной из быстроразвивающихся энергосберегающих технологий. В обзоре «Полимерные материалы для решения актуальных задач мембранного газоразделения», 🧑‍🎓👨‍🎓А.Ю.Алентьев, В.Е.Рыжих, Д.А.Сырцова, Н.А.Белов, описан круг задач мембранного газоразделения, раскрыты основные понятия и закономерности диффузионного переноса газов, принципы и характеристики мембранного газоразделения, рассмотрены основные физико-химические закономерности для выбора мембранных материалов, связанные как со свойствами системы газ-полимер, так и со структурой и физическими свойствами полимеров. На основании рассмотренных в рамках единого подхода закономерностей обоснованы принципы выбора как существующих коммерческих полимеров, так и перспективных полимерных материалов для таких важных задач газоразделения, как разделение компонентов воздуха, выделение углекислого газа, водорода и гелия из природных и промышленных газовых смесей, разделение смеси азота и метана.

Реакция восстановления кислорода (ORR) на металл,гетероатом-допированных наноуглеродных подложках как катализаторах представляет собой перспективный источник чистой электрической энергии. Реакция восстановления углекислого газа (CO2RR) CO2RR, как синтетический аналог реакции фотосинтеза, имеет большой потенциал с точки зрения образования продуктов частичного или полного восстановления. Теоретические представления о механизме и кинетике CO2RR только закладываются, поэтому систематизация достижений и возникающих проблем является необходимым этапом для дальнейшего развития. Обзор «Механизмы реакций каталитического электрохимического восстановления кислорода (ORR) и углекислого газа (CO2RR)», 👨‍🎓👨‍🎓А.В. Кузьмин, Б.А. Шаинян, посвящен электрохимическим реакциям ORR и CO2RR с акцентом на механизмы, структуру интермедиатов и термодинамику реакций. (Напоминаем, что английская версия журнала находится в открытом доступе).

Практическому применению силиконов уже более 80 лет. Применение силиконов охватывает такие сферы, как авиационное и космическое аппаратостроение, медицина и фармакология, строительство зданий и дорог, производство текстиля и бумаги. Промышленное производство силиконов развивалось устойчиво и непрерывно, начиная с революционного открытия метода прямого синтеза органохлорсиланов. Как и многие другие области техники, производство силиконов по своим технологическим укладам можно представить в виде поколений. Обзор «Прямой синтез алкоксисиланов: современное состояние, проблемы и перспективы», 👨‍🎓👩‍🎓 М.Н.Темников et al., кратко проводит читателя по основным вехам развития данной области и анализирует современное ее состояние, сосредотачиваясь на ключевом методе уже третьего поколения технологии силиконов - прямом синтеза алкоксисиланов, реализация которого в промышленных масштабах — важнейшая задача современной кремнийорганической химии.

Перспективы широкого использования в энергетике и на транспорте экологически чистого низкоуглеродного газового топлива на основе природного газа, водорода и их смесей, а также синтез-газа, делают необходимой детальную информацию о кинетике их воспламенения при температуре ниже 1000 K, важной для мониторинга условий хранения и транспортировки топлива, при которой происходит его воспламенение в двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах. На основе новых экспериментальных результатов исследования процессов воспламенения метаноалкановых и метановодородных смесей, которыми являются реальные газовые топлива, и их кинетического моделирования в обзоре «Контролируемое воспламенение низкоуглеродных газомоторных топлив на основе природного газа и водорода: кинетика процесса», 👨‍🎓👨‍🎓 В.С.Арутюнов et al., показаны значительные изменения в этих процессах в области Т < 1000 K, рассмотрены возможные методы улучшения детонационных характеристик природных и попутных газов.

Увеличение доли энергии, получаемой с использованием возобновляемых источников, в общей структуре генерации электроэнергии, т.е. рост спроса на тяговые батареи и стационарные накопители энергии в электросетях, ожидаемо увеличит спрос на никель. В обзоре «Никель — ключевой элемент энергетики будущего» 🧑‍🎓👨‍🎓 А.А.Савина, А.О.Боев, Е.Д.Орлова, А.В.Морозов, А.М.Абакумов, рассмотрены основные аспекты химии никеля как элемента «зеленой» энергетики будущего. Определено место никеля среди других переходных металлов, используемых в индустрии электрохимического накопления энергии, охарактеризованы основные классы никельсодержащих катодных материалов для металл-ионных аккумуляторов. Рассмотрены методы синтеза, кристаллическая и электронная структуры катодных материалов текущего и следующего поколений на основе слоистых никельсодержащих оксидов. Обсуждены актуальные проблемы современного материаловедения, которые необходимо решить для успешной коммерциализации высокоемких катодных материалов нового поколения.

Лигнин — один из самых распространенных биополимеров на Земле — является постоянным объектом многочисленных фундаментальных и прикладных исследований. Переработка лигнина представляет собой актуальную задачу биорефайнинга. Обзор «Последние достижения в химии лигнинов: фундаментальные исследования и практическое применение», 👨‍🎓👨‍🎓Э.И.Евстигнеев, Д.Н.Закусило, Д.С.Рябухин, А.В.Васильев, обсуждает актуальные данные о строении и биосинтезе лигнина, подробно анализирует направления валоризации лигнина: пиролиз и карбонизация, получение композитов, сополимеров и наночастиц, синтез практически значимых низкомолекулярных веществ, получение гидро- и аэрогелей и др. Отмечается, что в настоящее время практическое применение лигнина развивается в двух направлениях: валоризации технических лигнинов как таковых, без предварительной деполимеризации и валоризации через низкомолекулярные соединения, главным образом мономеры, образующиеся в результате деструкции лигнинов различными методами.

Принципиальным решением проблемы повышения селективности гетерогенных катализаторов, широко использующихся как в промышленности, так и в лабораторной практике благодаря высокой активности, термической стабильности и простоте отделения от реакционной смеси, является разработка методов, позволяющих синтезировать каталитические системы с однородными активными центрами. Все большее внимание исследователей привлекает создание «одноатомных» гетерогенных каталитических систем, активные центры которых состоят из единственного атома активного металла. В обзоре «Развитие методологии single-atom catalyst в современном катализе», 👨‍🎓👩‍🎓И.С.Машковский, П.В.Марков, А.В.Рассолов, Е.Д.Патиль, А.Ю.Стахеев, подробно рассмотрены вопросы получения и характеризации «одноатомных» катализаторов, а также их использование в ряде ключевых каталитических реакций. Впервые проанализирована возможность тонкой настройки структуры поверхности «одноатомных сплавных» каталитических систем с помощью адсорбционно-индуцированной сегрегации.

Термин «нанозим» впервые был введен для катализаторов трансфосфорилирования на основе золотых наночастиц, по аналогии с номенклатурой каталитических полимеров (синзимов). Преимущества нанозимов по сравнению с соответствующими ферментами заключаются в том, что они характеризуются значительной операционной стабильностью по сравнению с нестабильными по своей природе биологическими катализаторами и при этом намного дешевле биомолекул. Эти свойства позволяют ожидать, что нанозимы смогут заменить ферменты в их практическом применении. Обзор профессора МГУ Аркадия Аркадьевича Карякина «Каталитические свойства нанозимов, имитирующих пероксидазу» представляет собой первую попытку критического анализа каталитических свойств нанозимов, имитирующих фермент пероксидазу. С этой целью рассмотрены основные факторы, влияющие на активность наночастиц, и проводится систематизация каталитических свойств, позволяющая достоверно сравнивать различные наноматериалы.

Экспериментальная и теоретическая химия 1,2,3,4-тетразинов активно развивается последние 20 лет. Всё возрастающий интерес к этому классу соединений связан с тем, что 1,2,3,4-тетразиновый цикл является перспективным "строительным блоком" для создания высокоэнергетических и физиологически активных веществ. В обзоре «Успехи химии 1,2,3,4-тетразинов», 👨‍🎓👨‍🎓 М.С.Кленов, А.А.Воронин, А.М.Чураков, В.А.Тартаковский, рассмотрены различные типы 1,2,3,4-тетразинов, обсуждены методы синтеза и реакционная способность этих соединений, их кристаллографические особенности, спектральные характеристики и термическая стабильность. Представлены результаты квантово-химических исследований производных 1,2,3,4-тетразина. Рассмотрена перспектива применения 1,2,3,4-тетразинов в качестве энергоемких веществ.

Пирролы и их производные исследуют уже более века в самых различных аспектах, в том числе касающихся методов их синтеза и разнообразных применений как в медицинской химии, так и в химии новых материалов. В обзоре «Замещенные пирролы на основе кетонов: перспективы использования и достижения в синтезе», 👨‍🎓🧑‍🎓А.В.Иванов, В.С.Щербакова, Л.Н.Собенина, рассмотрено применение пирролов и соединений на их основе в фармацевтике и различных отраслях технологий, в которых пиррол играет ключевую роль, при этом акцент сделан на работы, не вошедшие в ранее опубликованные обзоры. Во второй части обзора обобщены результаты за последние 15 лет в синтезе пирролов из широко распространенных карбонильных соединений, выбор которых обусловлен широкой доступностью данного ряда и возможностью варьировать заместители. Подобная систематизация предлагается впервые.

В последнее время появилось много обзоров, посвященных использованию механохимии в синтезе органических соединений. Однако сведения о прямом механохимическом галоидировании в этих обзорах весьма скудны и обычно ограничены несколькими примерами. В большинстве публикаций, посвященных синтезу галогенпроизводных органических соединений, используют предварительное введение галогена в субстрат и/или реагент, а затем проводят механохимический синтез. Этот синтез включает разнообразные органические реакции. Наибольший интерес для химиков-органиков представляет прямое механохимическое галоидирование органических соединений, как один из методов «зеленой химии». Обзор «Механохимический синтез галогенорганических соединений: взгляд синтетика» профессора Г.И.Бородкина посвящен применению механохимии в органическом синтезе именно с точки зрения синтетика и не рассматривает фундаментальные основы механохимии.

Микроволновый нагрев является перспективной технологией обработки современных материалов и основан на использовании диэлектрических потерь материалов в электромагнитном поле, а его основные достоинства составляют высокая скорость нагрева и низкое потребление энергии. Изучение воздействия микроволновой обработки при создании компонентов твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) позволяет глубже понять потенциальные преимущества и проблемы, связанные с микроволновым спеканием. В обзоре проф. Z.Tao с сотр. «Применение микроволновой технологии в области твердооксидных топливных элементов» проанализирована актуальная информация о контроле микроструктуры и об улучшении характеристик материалов для ТОТЭ путем использования микроволновой технологии. Обсуждены лежащие в их основе механизмы, что позволит специалистам оценить потенциал микроволновой обработки как конкурентно способного метода оптимизации свойств материалов для ТОТЭ и повышения их общей производительности.

Практически все публикации, посвященные исследованию антимикробной активности металлокомплексных соединений, начинаются с обсуждения резко возрастающей резистентности распространенных патогенных штаммов к используемым клиническим антибиотикам и противогрибковым препаратам. Устойчивость к антибиотикам считается одной из основных глобальных проблем общественного здравоохранения в XXI веке. При анализе результатов скрининга на антимикробную активность большого числа металлсодержащих соединений оказалось, что с точки зрения выявленной активности комплексы палладия находятся в тройке лидеров. В обзоре «Комплексы палладия — перспективные противомикробные препараты», 👩‍🎓👨‍🎓 О.А.Залевская, Я.А.Гурьева, А.В.Кучин, обобщены и систематизированы опубликованные научным сообществом за последние три года результаты исследований антибактериальной и противогрибковой активности комплексов палладия с органическими лигандами, включая терпеновые, которые являются предметом исследований авторов настоящего обзора.

Дорогие коллеги!
Наш журнал является информационным спонсором международной конференции “Advances in Synthesis and Complexing”, которая планируется к проведению 26-30 мая 2025 г. в РУДН (Москва).
Представительный интернациональный программный комитет приглашает к обсуждению последних достижений в области органической, физической и коллоидной, неорганической и координационной химии. Будет интересно, приходите!